半导体制造到底有多难?大陆千万网红李永乐老师这样说
大陆目前积极研发矽晶片,希望突破技术,避免被国外「卡脖子」。不过,大陆高中物理老师李永乐过去曾经指出,晶片制作原理大家都很清楚,但是制作过程的确是很不容易。
李永乐,毕业于北京大学物理系、北京清华大学电子工程研究所,现任大陆高中物理老师,并且在Youtube从事「科普」,希望学生用最低成本学习到物理知识,目前在Youtube平台有160万订阅者,介绍晶圆制造原理创下340万次点阅。在大陆著名影音网站「西瓜视频」订阅数达1300多万人。
李永乐介绍,半导体材料是矽 (大陆称「硅」),把二氧化矽(沙子)融化,再还原成矽,左侧参杂硼,右侧参杂磷,矽有4个电子,硼有3个电子,形成「电洞导电型半导体」。磷有5个电子,形成「N型半导体」。当外加电压时,左侧加正极,右侧加负极,才能让电流通过;如果右侧加正极、左侧加负极,电流是流不回来,这就是「半导体PN结」,也就是「二级管」,具有单向导电性。
不过,晶片到底怎么制作?李永乐说明,先把矽锭切成矽片,首先在矽片涂一层光刻胶,进行光刻,用紫外线照射,光刻胶会发生变化。接下来进行化学腐蚀,有些地方会形成凹槽,就可以进行参杂,再把光刻胶洗掉,就可以制作半导体PN结。反复做几层,再用金属沉积,联电路,最后完成晶片,切下来进行封装。
不过李永乐强调,其实制作原理大家都清楚,但是制作过程的确是很不容易。